LIZINAS: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, BIOSINTEZĖ - BIOLOGIJA - 2025

Lizinas ( Lys , K ) arba -diaminocaproic ε rūgštis , yra viena iš 22 amino rūgščių, kurios daro iki baltymus gyvenančių organizmų ir žmonėms, yra laikoma , kad labai svarbu, nes ji neturi maršrutas biosintezę.

1889 m. Jį atrado Drechselis kaip kazeinogeno hidrolizės (skilimo) produktas. Po metų Fischeris, Siegfriedas ir Hedinas nustatė, kad tai taip pat baltymų, tokių kaip želatina, kiaušinio albuminas, konglutinas, fibrinas ir kiti baltymai, dalis.

Cheminė aminorūgšties lizino struktūra (Šaltinis: Borb, per „Wikimedia Commons“)

Vėliau jo atsiradimas buvo įrodytas daigiuose daigose ir daugumoje tirtų augalinių baltymų, pagal kuriuos nustatyta jo kaip visų ląstelių baltymų bendrojo elemento gausa.

Tai laikoma viena iš pagrindinių „ribojančių“ aminorūgščių dietose, kuriose gausu grūdų, todėl manoma, kad tai daro įtaką baltymų kiekiui, kurį suvartoja skirtingos neišsivysčiusios pasaulio populiacijos.

Kai kurie tyrimai nustatė, kad lizino vartojimas skatina hormonų insulino ir gliukagono gamybą ir išsiskyrimą, kurie daro svarbų poveikį organizmo energijos apykaitai.

charakteristikos

Lizinas yra teigiamai įkrauta α-aminorūgštis, jo molekulinė masė yra 146 g / mol, o jo šoninės grandinės (R) disociacijos konstantos vertė yra 10,53, o tai reiškia, kad esant fiziologiniam pH, jos pakaitinė amino grupė jis yra visiškai jonizuotas, todėl aminorūgštis gauna teigiamą grynąjį krūvį.

Jo yra įvairių rūšių gyvų organizmų baltymuose beveik 6%, o įvairūs autoriai mano, kad lizinas yra būtinas audinių augimui ir tinkamam atstatymui.

Ląstelės turi daug lizino darinių, kurie atlieka daugybę įvairių fiziologinių funkcijų. Tarp jų yra hidroksilizinas, metil-lizinas ir kiti.

Tai yra ketogeninė amino rūgštis, kuri reiškia, kad jos metabolizmas sukuria tarpinių substratų anglies griaučius, kad susidarytų molekulės, tokios kaip acetil-CoA, ir vėliau kepenyse susidarytų ketonų kūnai.

Skirtingai nuo kitų nepakeičiamų amino rūgščių, tai nėra gliukogeninė amino rūgštis. Kitaip tariant, jo skaidymas nesibaigia gaminant tarpinius gliukozės gaminimo būdus.

Struktūra

Lizinas priskiriamas pagrindinių amino rūgščių grupei, kurios šoninės grandinės turi jonizuojamas grupes, turinčias teigiamus krūvius.

Jos šoninė grandinė arba R grupė turi antrąją pirminę aminogrupę, prijungtą prie anglies atomo alifatinės grandinės ε padėtyje, taigi jos pavadinimas yra „ε-aminokaproo“.

Jis turi α anglies atomą, prie kurio yra prijungti vandenilio atomas, amino grupė, karboksilo grupė ir R šoninė grandinė, kuriai būdinga molekulinė formulė (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Kadangi šoninėje grandinėje yra trys metileno grupės, ir nors lizino molekulė turi teigiamai įkrautą amino grupę esant fiziologiniam pH, ši R grupė turi stiprią hidrofobinę savybę, todėl ji dažnai „palaidojama“ baltymų struktūrose. , paliekant tik ε-amino grupę.

Lizino šoninės grandinės aminogrupė yra labai reaktyvi ir paprastai dalyvauja daugelio baltymų, turinčių fermentinį aktyvumą, aktyviuose centruose.

funkcijos

Lizinas, būdamas nepakeičiama aminorūgštimi, atlieka keletą mikroelemento funkcijų, ypač žmonėms ir kitiems gyvūnams, tačiau taip pat yra metabolitas įvairiuose organizmuose, tokiuose kaip bakterijos, mielės, augalai ir dumbliai.

Jos šoninės grandinės, ypač ε-amino grupės, prijungtos prie angliavandenilių grandinės, gebančios sudaryti vandenilio ryšius, savybės suteikia jai ypatingų savybių, kurios padaro jį katalizinių įvairių rūšių fermentų reakcijų dalyviu.

Tai labai svarbu normaliam raumenų augimui ir atstatymui. Be to, tai yra pirmtakinė karnitino molekulė - kepenyse, smegenyse ir inkstuose sintetinamas junginys, atsakingas už riebalų rūgščių transportavimą į mitochondrijas energijos gamybai.

Ši aminorūgštis taip pat reikalinga kolageno, svarbaus jungiamojo audinio sistemos baltymo, sintezei ir formavimui žmogaus organizme, todėl ji prisideda prie odos ir kaulų struktūros palaikymo.

Jis turi eksperimentiškai pripažintas funkcijas:

- Žarnynų apsauga nuo stresinių dirgiklių, užteršimo bakteriniais ir virusiniais patogenais ir kt.

- Sumažinkite lėtinio nerimo simptomus

- Skatinti kūdikių, augančių dėl nekokybiškų dietų, augimą

Biosintezė

Žmonės ir kiti žinduoliai negali sintetinti aminorūgšties lizino in vivo, ir būtent dėl ​​šios priežasties jie turi ją gauti iš gyvūninių ir augalinių baltymų, prarytų su maistu.

Natūraliame pasaulyje išsivystė du skirtingi lizino biosintezės keliai: vieną naudoja „apatinės“ bakterijos, augalai ir grybeliai, kitą - eugleneidai ir „aukštesnieji“ grybeliai.

Lizino biosintezė augaluose, apatiniuose grybuose ir bakterijose

Šiuose organizmuose lizinas gaunamas iš diaminopimelio rūgšties per 7 žingsnių kelią, pradedant piruvatu ir aspartato semialdehidu. Pavyzdžiui, bakterijoms šis būdas apima lizino gamybą (1) baltymų sintezei, (2) diaminopimelato sintezei ir (3) lizino sintezei, kuri bus naudojama peptidoglikano ląstelių sienelėje.

Aspartatas organizmuose, kurie pateikia šį kelią, ne tik išskiria liziną, bet ir gamina metioniną ir treoniną.

Šis būdas išsiskiria į aspartatinį semialdehidą lizino gamybai ir į homoseriną, kuris yra treonino ir metionino pirmtakas.

Lizino biosintezė aukštesniuose ir euglenidiniuose grybuose

De novo lizino sintezė aukštesniuose grybuose ir euglenidiniuose mikroorganizmuose vyksta per tarpinį L-α-aminoadipatą, kuris daugybę kartų transformuojamas skirtingais būdais nei bakterijose ir augaluose.

Maršrutas susideda iš 8 fermentinių pakopų, įskaitant 7 laisvus tarpinius produktus. Pirmoji kelio pusė vyksta mitochondrijose ir pasiekiama α-aminoadipato sintezė. Α-aminoadipatas virsta L-lizinu vėliau citozolyje.

- Pirmąjį maršruto žingsnį sudaro α-ketoglutarato ir acetil-CoA molekulių kondensacija fermento homocitrato sintazės metu, gaunant homociktrinę rūgštį.

- Homociktrinė rūgštis dehidratuojama į cis-homoakonitinę rūgštį, kuri vėliau homoakonitase fermento paverčiama į homoizocitrinę rūgštį.

- Homoizociktrinė rūgštis oksiduojama homoisocitratine dehidrogenaze, tokiu būdu susidaro laikinas oksoglutaratas, kuris praranda anglies dioksido (CO2) molekulę ir baigiasi α-katoadipino rūgštimi.

- Šis paskutinis junginys transaminuojamas nuo gliutamato priklausomo proceso dėka aminoadipatų aminotransferazės, gaminančios L-α-aminoadipino rūgštį, veikimo.

- L-α-aminoadipino rūgšties šoninė grandinė redukuojama į L-α-aminoadipic-δ-semialdehido rūgštį veikiant aminoadipatų reduktazei - reakcijai, kuriai reikia ATP ir NADPH.

- Sacropino reduktazė tada katalizuoja L-α-aminoadipo rūgšties-δ-semialdehido kondensaciją su L-glutamato molekule. Vėliau imino redukuojamas ir gaunamas sukropinas.

- Galiausiai angliavandenilių ryšį sacharopino gliutamato dalyje „suskaldo“ fermentas sacharopino dehidrogenazė, gaudama L-liziną ir α-ketoglutarato rūgštį kaip galutinius produktus.

Lizino alternatyvos

Eksperimentiniai bandymai ir analizės, atliktos su žiurkėmis augimo laikotarpiu, leido išsiaiškinti, kad ε-N-acetil-lizinas gali pakeisti liziną, kad palaikytų palikuonių augimą, ir tai yra daroma dėl fermento: ε-lizino acilazės. .

Šis fermentas katalizuoja ε-N-acetil-lizino hidrolizę, kad gautų liziną, ir tai daro labai greitai ir dideliais kiekiais.

Degradacija

Visų rūšių žinduoliams pirmąjį lizino skilimo žingsnį katalizuoja fermentas lizinas-2-oksoglutarato reduktazė, galintis paversti liziną ir α-oksoglutaratą į sacharopiną - aminorūgščių darinį, esantį gyvūnų fiziologiniuose skysčiuose ir kurio egzistavimas juose buvo pademonstruotas 60-ųjų pabaigoje.

Sacharinas virsta α-aminoadipate δ-semialdehidu ir glutamatu, veikiant fermentui sacharopino dehidrogenazei. Kitas fermentas taip pat yra pajėgus naudoti sakropiną kaip substratą, kad vėl jį hidrolizuotų iki lizino ir α-oksoglutarato, ir tai yra žinoma kaip sacharopino oksidoreduktazė.

Sukropinas, vienas iš pagrindinių metabolizuojančių tarpinių medžiagų, skaidydamas liziną, pasižymi ypač dideliu fiziologinių sąlygų apykaitos greičiu, todėl jis nesikaupia skysčiuose ar audiniuose - tai parodė didelis nustatytas aktyvumas. sacharopino dehidrogenazės.

Tačiau fermentų, dalyvaujančių lizino metabolizme, kiekis ir aktyvumas didžiąja dalimi priklauso nuo įvairių kiekvienos rūšies genetinių aspektų, nes egzistuoja būdingi pokyčiai ir specifiniai kontrolės ar reguliavimo mechanizmai.

„Sakaropinurija“

Yra patologinė būklė, susijusi su dideliu aminorūgščių, tokių kaip lizinas, citrullinas ir histidinas, praradimu per šlapimą. Tai vadinama „sacharopinurija“. Sucropinas yra lizino metabolizmo aminorūgščių darinys, kuris išsiskiria kartu su trimis aminorūgštimis, minimomis „sacropinuric“ pacientų šlapime.

Iš pradžių sukropinas buvo atrastas alaus mielėse ir yra šių mikroorganizmų lizino pirmtakas. Kituose eukariotiniuose organizmuose šis junginys susidaro skaidydamasis liziną hepatocitų mitochondrijose.

Maistas, kuriame gausu lizino

Lizinas gaunamas iš maiste vartojamo maisto, o vidutiniam suaugusiam žmogui jo reikia per dieną ne mažiau kaip 0,8 g. Jo randama daugelyje gyvūninės kilmės baltymų, ypač raudonoje mėsoje, pavyzdžiui, jautienoje, avienoje ir vištienoje.

Jo yra žuvyse, tokiose kaip tunas ir lašiša, ir jūros gėrybėse, tokiose kaip austrės, krevetės ir midijos. Jo yra ir pieno produktų baltymuose bei jų dariniuose.

Augaliniame maiste jo randama bulvėse, paprikose ir poruose. Taip pat jo yra avokaduose, persikuose ir kriaušėse. Ankštiniuose augaluose, tokiuose kaip pupelės, avinžirniai ir sojos pupelės; moliūgų sėklose, makadamijos riešutuose ir anakardžiuose (jūros dumbliuose, anakardžiuose ir kt.).

Jo vartojimo pranašumai

Ši aminorūgštis yra įtraukta į daugelį vaistų, skirtų mitybai, ty yra išskiriama iš natūralių junginių, ypač augalų.

Jis naudojamas kaip prieštraukulinis preparatas, taip pat įrodytas, kad jis veiksmingai slopina 1 tipo herpes simplex viruso (HSV-1) replikaciją, kuris dažniausiai pasireiškia streso metu, kai imuninė sistema yra prislėgta arba „susilpnėja“ kaip pūslelės. ar herpesas ant lūpų.

L-lizino papildų efektyvumas gydant peršalimo ligas yra dėl to, kad jis „konkuruoja“ arba „blokuoja“ argininą, kitą baltymo aminorūgštį, reikalingą padauginti HSV-1.

Nustatyta, kad lizinas taip pat turi anksiolitinį poveikį, nes jis padeda blokuoti receptorius, kurie reaguoja į įvairius streso dirgiklius, be to, kartu mažina kortizolio, „streso hormono“, kiekį.

Kai kurie tyrimai parodė, kad ji, be kita ko, gali būti naudinga slopinant vėžinių navikų augimą, palaikant akių sveikatą, kontroliuojant kraujospūdį.

Gyvūnuose

Įprasta kačių herpes viruso I infekcijos gydymo strategija yra lizino papildai. Tačiau kai kurie moksliniai leidiniai patvirtina, kad ši aminorūgštis katinams neturi antivirusinių savybių, ji veikiau mažina arginino koncentraciją.

Dėl kūdikių sveikatos

L-lizino, įpilto į kūdikių pieną žindymo laikotarpiu, suvartojimas eksperimentais parodė, kad pirmaisiais pogimdyminio vystymosi etapais padidėja kūno masė ir padidėja apetitas vaikams.

Tačiau L-lizino perteklius gali sukelti perdėtą aminorūgščių išsiskyrimą su šlapimu - tiek neutralių, tiek pagrindinių savybių, dėl ko jų organizmas nesubalansuotas.

Perteklinis L-lizino papildas gali sukelti augimo slopinimą ir kitą akivaizdų histologinį poveikį pagrindiniams organams, greičiausiai dėl amino rūgščių netekimo šlapime.

Tame pačiame tyrime taip pat buvo įrodyta, kad papildymas lizinu pagerina nurytų augalinių baltymų maistines savybes.

Kiti panašūs suaugusiųjų ir abiejų lyčių vaikų tyrimai Ganoje, Sirijoje ir Bangladeše išryškino naudingas lizino suvartojimo savybes mažinant viduriavimą vaikams ir kai kurias mirtinas kvėpavimo sąlygas suaugusiems vyrams.

Lizino trūkumo sutrikimai

Lizinas, kaip ir visos nepakeičiamos ir nereikalingos aminorūgštys, yra būtinas teisingam ląstelių baltymų, kurie padeda formuoti kūno organų sistemas, sintezei.

Dideli lizino trūkumai maiste, nes tai yra nepakeičiama amino rūgštis, kurios negamina organizmas, todėl gali sukelti nerimą keliančius simptomus, kuriuos sukelia serotoninas, be viduriavimo, taip pat susijusius su serotonino receptoriais.

Nuorodos

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Lizino papildai nėra veiksmingi katėms skirto herpes viruso 1 infekcijos prevencijai ar gydymui: sisteminė apžvalga. BMC veterinariniai tyrimai, 11 (1).
2. Carsonas, N., Scally, B., Neill, D., ir Carré, I. (1968). Saccharopinurija: nauja įgimta lizino metabolizmo klaida. Nature, 218, 679.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Virškinamų lizino kiekių įvertinimas kiaulėms, turinčioms didelį energijos tankį. Žurnalas „MVZ Córdoba“, 20 (2), 4522.
4. FFS, BFCI ir Lewis, MHR (1973 m.). Lizino metabolizmas žinduoliuose. Biocheminis žurnalas, 136, 329-334.
5. „Fornazier“, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR ir Varisi, VA (2003). Lizino katabolizmas: srautas, metabolinis vaidmuo ir reguliavimas. Brazilijos augalų fiziologijos žurnalas, 15 (1), 9–18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Lizino papildo poveikis žmonių, sergančių skurdžiuose priemiesčių namų ūkiuose, Akroje, Ganoje, sveikatai ir sergamumui. Amerikos žurnalas apie klinikinę mitybą, 92 ​​(4), 928–939.
7. Hutton, CA, Perugini, MA, ir Gerrard, JA (2007). Lizino biosintezės slopinimas: besivystanti antibiotikų strategija. Molecular BioSystems, 3 (7), 458–465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Nurijus liziną, sumažėja gliukozės atsakas į nurytą gliukozę, nekintant insulino reakcijai. Amerikos žurnalas apie klinikinę mitybą, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., ir Takeshita, S. (1961). Maistinis L-lizino papildų poveikis kūdikių ir vaikų augimui. „Paediatria Japonica“, 4 (8), 40–46.
10. O'Brienas, S. (2018). Sveikatos linija. Gauta 2019 m. Rugsėjo 4 d. Iš www.healthline.com/nutrition/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Lizino biosintezė ir metabolizmas grybeliuose. Natūralaus produkto ataskaitos, 17 (1), 85–97.